智能設備的充電裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開一種智能設備的充電裝置，屬于電源和充電技術領域。所述充電裝置包括微控制器、直流變換器、電壓傳感器及電流傳感器；電壓傳感器的一端連接可充電電池的正極，另一端連接微控制器的第一ADC輸入端；電流傳感器的一端連接可充電電池的負極，另一端連接微控制器的第二ADC輸入端；直流變換器的控制端連接微控制器的脈寬調制信號輸出端，輸入端連接電源V

【技術實現步驟摘要】
智能設備的充電裝置
本技術涉及電源和充電
，具體涉及機器人、無人機等智能設備的充電裝置。
技術介紹
如今越來越多的電子設備靠可充電電池進行供電，常見的可充電電池包括鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、聚合物鋰離子電池和磷酸鐵鋰電池等。對不同電池的充電有不同的充電方法，本質上都是需要充電電路提供所需要的穩定的充電電流和電壓，使得電池能夠快速安全的進行充電。目前的充電器一般有兩種，一種是脈寬調制(PWM)方式，即通過開關的方式，在一個周期內的某一段時間直接把電源電壓加到電池上，這種方式控制簡單，但對電池的壽命影響比較大；還有一種是目前主流的充電方式，即通過控制線性調節器或者開關型直流變換器，輸出所需電流或者電壓。
技術實現思路
本技術針對現在無電池管理專用芯片的電子系統，采用控制開關型直流變換器的方式，充分利用系統微控制器的現有資源，通過數字控制方式，靈活、低成本實現對電池的充電。本技術由以下技術方案實現：一種智能設備的充電裝置，其特征在于：包括微控制器、直流變換器、電壓傳感器及電流傳感器；電壓傳感器的一端連接可充電電池的正極，另一端連接微控制器的第一ADC輸入端；電流傳感器的一端連接可充電電池的負極，另一端連接微控制器的第二ADC輸入端；直流變換器的控制端連接微控制器的脈寬調制信號輸出端，輸入端連接電源VIN，輸出端連接可充電電池的正極。作為具體的技術方案，所述微控制器包括第一ADC模塊、第二ADC模塊、第一減法器、第二減法器、第一數字PID模塊、第二數字PID模塊及數字PWM模塊；所述第一減法器的一個輸入連接第二ADC模塊的輸出，另一個輸入接一個設定的充電電流Iref，輸出連接第一數字PID模塊；第二接減法器的一個輸入連接第一ADC模塊的輸出，另一個輸入連接第一數字PID模塊的輸出，輸出連接第二數字PID模塊；數字PWM模塊的輸入連接第二數字PID模塊的輸出，輸出連接直流變換器的輸入端。作為具體的技術方案，所述電壓傳感器包括電壓采集電阻R1及R2；所述電壓采集電阻R1和電阻R2串接于可充電電池的正極與地之間，電壓采集電阻R1和電阻R2的節點連接所述第一ADC模塊。作為具體的技術方案，所述電流傳感器包括電流采集電阻Rs及放大器；電流采集電阻Rs一端連接可充電電池的負極及放大器的輸入端，另一端接地，放大器的輸出端連接所述第二ADC模塊。作為具體的技術方案，所述直流變換器包括驅動器、開關管Q1、二極管D1、電感L及電容Co；驅動器的輸入端連接所述數字PWM模塊的輸出；開關管Q1為PMOS管，G極連接驅動器的輸出端，S極連接電源VIN，D極連接電感L一端，電感L另一端連接可充電電池的正極；二極管D1的正極接地，負極連接開關管Q1的D極；電容Co一端連接電感L的另一端，另一端接地。本技術的有益效果在于：跟傳統的通過PWM控制功率開關導通直接把輸入電壓加到電池上這種充電方法相比，本技術能實現對充電電流和電壓的精確控制，降低了對充電適配器的要求，提高了充電的安全和電池使用壽命。此外，本技術還可以用于適配器電壓低于電池電壓的情況。跟用使用專用充電控制芯片系統相比，本技術實現簡單，成本低。而且本技術配置靈活方便，對于不同適配器電壓VIN或者不同節數的電池，只需要根據情況重新計算兩個PID方程，簡單改變軟件參數就可以實現。附圖說明圖1為本技術實施例提供的充電裝置的模塊構成圖。圖2為本技術實施例提供的充電裝置的電路原理圖。具體實施方式下面結合附圖對本技術的具體實施方式作進一步說明：如圖1所示，本實施例提供的充電裝置包括微控制器101、直流變換器102、電壓傳感器103及電流傳感器105。電壓傳感器103的一端連接可充電電池104的正極，另一端連接微控制器101的第一ADC輸入端；電流傳感器105的一端連接可充電電池104的負極，另一端連接微控制器101的第二ADC輸入端；微控制器101的脈寬調制(PWM)信號輸出端連接直流變換器的控制端，直流變換器的輸入端連接電源VIN，直流變換器的輸出端連接可充電電池的正極。如圖2所示，具體地，微控制器101包括第一ADC模塊204、第二ADC模塊205、第一減法器、第二減法器、第一數字PID模塊201(數字PID1)、第二數字PID模塊202(數字PID2)及數字PWM模塊203；電壓傳感器103包括電壓采集電阻R1及電壓采集電阻R2；電流傳感器105包括電流采集電阻Rs及放大器；直流變換器102包括驅動器、開關管Q1、二極管D1、電感L及電容Co。電壓采集電阻R1和電阻R2串接于可充電電池104的正極與地之間，電壓采集電阻R1和電阻R2的節點連接第一ADC模塊204；電流采集電阻Rs一端連接可充電電池104的負極及放大器的輸入端，另一端接地，放大器的輸出端連接第二ADC模塊205；第一減法器的一個輸入連接第二ADC模塊205的輸出，另一個輸入接一個設定的充電電流Iref，輸出連接第一數字PID模塊201；第二接減法器的一個輸入連接第一ADC模塊204的輸出，另一個輸入連接第一數字PID模塊201的輸出，輸出連接第二數字PID模塊202；數字PWM模塊203的輸入連接第二數字PID模塊202的輸出，輸出連接驅動器的輸入端；開關管Q1為PMOS管，其G極連接驅動器的輸出端，S極連接電源VIN，D極連接電感L一端，電感L另一端連接可充電電池的正極；二極管D1的正極接地，負極連接開關管Q1的D極；電容Co一端連接電感L的另一端，另一端接地。結合圖1及圖2，上述實施例提供的充電裝置的充電系統的工作原理及工作過程(對電池的充電方法)說明如下：在有單片機、DSP和應用處理器等微控制器(MCU)的電子系統中，把電池電壓和充電電流通過傳感器采集后，經過模數轉換器(ADC)轉換為數字信號，對其進行數字PID處理后產生脈寬調制(PWM)信號控制直流變換器，使充電電流和充電電壓穩定在設定的值。具體地，整個充電控制系統是一個雙環控制系統，內環為電壓控制，外環為電流控制。通過電阻Rs采樣充電電流，經放大器放大后送給ADC進行轉換。轉換后的充電電流跟設定的充電電流Iref相減，數字PID1對電流差值進行運算后生成參考電壓Vref，作為電壓控制環路的參考電壓。參考電壓Vref的最大值設置為充電終止電壓，可以實現充電的恒壓控制。電池電壓通過R1和R2分壓后給ADC進行轉換，轉換后的電池電壓跟充電電流控制環路產生的考電壓Vref相減后，數字PID2對電壓差值進行運算后生成脈沖寬度信號，送給數字PWM模塊產生所需要的脈寬調制(PWM)信號。PWM信號送到直流變換器的驅動器的控制端，最終實現對充電電流和電壓的控制。為了實現對充電電流和電壓的穩定控制，充電電流控制環的帶寬設計為遠小于電壓控制環的帶寬(工程上一般十分之一可認為遠小于)。由于充電控制系統對瞬態要求不高，系統的帶寬可以設計的比較低，從而減輕了數字PID1和PID2的運算負擔。數字PID1算法的生成過程如下：在s域，由電池數學模型和電流控制環路的其他參數，得到環路傳輸函數，再根據所需帶寬和環路穩定性要求，得到s域的PID控制方程；把此方程離散化后，便得到所需的數字PID算法。數字PID2算法的生成過程也類似本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種智能設備的充電裝置，其特征在于：包括微控制器、直流變換器、電壓傳感器及電流傳感器；電壓傳感器的一端連接可充電電池的正極，另一端連接微控制器的第一ADC輸入端；電流傳感器的一端連接可充電電池的負極，另一端連接微控制器的第二ADC輸入端；直流變換器的控制端連接微控制器的脈寬調制信號輸出端，輸入端連接電源V

【技術特征摘要】
1.一種智能設備的充電裝置，其特征在于：包括微控制器、直流變換器、電壓傳感器及電流傳感器；電壓傳感器的一端連接可充電電池的正極，另一端連接微控制器的第一ADC輸入端；電流傳感器的一端連接可充電電池的負極，另一端連接微控制器的第二ADC輸入端；直流變換器的控制端連接微控制器的脈寬調制信號輸出端，輸入端連接電源VIN，輸出端連接可充電電池的正極。2.根據權利要求1所述的智能設備的充電裝置，其特征在于：所述微控制器包括第一ADC模塊、第二ADC模塊、第一減法器、第二減法器、第一數字PID模塊、第二數字PID模塊及數字PWM模塊；所述第一減法器的一個輸入連接第二ADC模塊的輸出，另一個輸入接一個設定的充電電流Iref，輸出連接第一數字PID模塊；第二接減法器的一個輸入連接第一ADC模塊的輸出，另一個輸入連接第一數字PID模塊的輸出，輸出連接第二數字PID模塊；數字PWM模塊的輸入連接第二數字PID模塊的輸出，輸出連接直...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭文明，
申請(專利權)人：珠海市一微半導體有限公司，
類型：新型
國別省市：廣東,44